În chimie, termenii „oxidare” și „reducere” se referă la reacții în care un atom sau un grup de atomi pierde sau, respectiv, câștigă electroni. Starea de oxidare este o valoare numerică atribuită unuia sau mai multor atomi care caracterizează numărul de electroni redistribuiți și arată modul în care acești electroni sunt distribuiți între atomi în timpul unei reacții. Determinarea acestei valori poate fi fie o procedură simplă, fie destul de complexă, în funcție de atomi și de moleculele formate din aceștia. Mai mult, atomii unor elemente pot avea mai multe stări de oxidare. Din fericire, există reguli simple, fără ambiguitate pentru determinarea stării de oxidare; pentru a le folosi cu încredere, este suficientă cunoașterea elementelor de bază ale chimiei și algebrei.

Pași

Partea 1

Determinarea stării de oxidare după legile chimiei

Stabiliți dacă substanța în cauză este elementară. Starea de oxidare a atomilor din afara unui compus chimic este zero. Această regulă este valabilă atât pentru substanțele formate din atomi liberi individuali, cât și pentru cele care constau din două sau molecule poliatomice ale unui element.

• De exemplu, Al(s) și Cl2 au o stare de oxidare de 0 deoarece ambele sunt într-o stare elementară nelegată chimic.
• Vă rugăm să rețineți că forma alotropică a sulfului S8 sau octasulfur, în ciuda structurii sale atipice, este, de asemenea, caracterizată printr-o stare de oxidare zero.

1. Determinați dacă substanța în cauză este formată din ioni. Starea de oxidare a ionilor este egală cu sarcina lor. Acest lucru este valabil atât pentru ionii liberi, cât și pentru cei care fac parte din compușii chimici.

   • De exemplu, starea de oxidare a ionului Cl - este -1.
   • Starea de oxidare a ionului Cl în compusul chimic NaCl este de asemenea -1. Deoarece ionul Na, prin definiție, are o sarcină de +1, concluzionăm că ionul Cl are o sarcină de -1 și astfel starea sa de oxidare este -1.

2. Vă rugăm să rețineți că ionii metalici pot avea mai multe stări de oxidare. Atomii multor elemente metalice pot fi ionizați în grade diferite. De exemplu, sarcina ionilor unui metal cum ar fi fierul (Fe) este +2 sau +3. Sarcina ionilor metalici (și starea lor de oxidare) poate fi determinată de sarcinile ionilor altor elemente cu care metalul face parte dintr-un compus chimic; în text această sarcină este indicată cu cifre romane: de exemplu, fierul (III) are o stare de oxidare de +3.

   • Ca exemplu, luați în considerare un compus care conține un ion de aluminiu. Sarcina totală a compusului AlCl3 este zero. Deoarece știm că ionii de Cl - au o sarcină de -1 și există 3 astfel de ioni în compus, pentru ca substanța în cauză să fie în general neutră, ionul de Al trebuie să aibă o sarcină de +3. Astfel, în acest caz, starea de oxidare a aluminiului este +3.

3. Starea de oxidare a oxigenului este -2 (cu unele excepții).În aproape toate cazurile, atomii de oxigen au o stare de oxidare de -2. Există câteva excepții de la această regulă:

   • Dacă oxigenul se află în starea sa elementară (O2), starea sa de oxidare este 0, așa cum este cazul altor substanțe elementare.
   • Dacă este inclus oxigenul peroxid, starea sa de oxidare este -1. Peroxizii sunt un grup de compuși care conțin o legătură simplă oxigen-oxigen (adică anionul peroxid O 2 -2). De exemplu, în compoziția moleculei de H 2 O 2 (peroxid de hidrogen), oxigenul are o sarcină și o stare de oxidare de -1.
   • Atunci când este combinat cu fluor, oxigenul are o stare de oxidare de +2, citiți regula pentru fluor de mai jos.

4. Hidrogenul are o stare de oxidare de +1, cu unele excepții. Ca și în cazul oxigenului, există și excepții aici. De obicei, starea de oxidare a hidrogenului este +1 (cu excepția cazului în care se află în starea elementară H2). Cu toate acestea, în compușii numiți hidruri, starea de oxidare a hidrogenului este -1.

   • De exemplu, în H2O starea de oxidare a hidrogenului este +1 deoarece atomul de oxigen are o sarcină -2 și sunt necesare două sarcini +1 pentru neutralitatea generală. Cu toate acestea, în compoziția hidrurii de sodiu, starea de oxidare a hidrogenului este deja -1, deoarece ionul Na poartă o sarcină de +1, iar pentru neutralitatea electrică generală, sarcina atomului de hidrogen (și, prin urmare, starea sa de oxidare) trebuie să fie egal cu -1.

5. Fluor Mereu are o stare de oxidare de -1. După cum sa menționat deja, starea de oxidare a unor elemente (ioni de metal, atomi de oxigen din peroxizi etc.) poate varia în funcție de o serie de factori. Starea de oxidare a fluorului este însă invariabil -1. Acest lucru se explică prin faptul că acest element are cea mai mare electronegativitate - cu alte cuvinte, atomii de fluor sunt cei mai puțin dispuși să se despartă de proprii lor electroni și să atragă cel mai activ electronii străini. Astfel, taxa lor rămâne neschimbată.

6. Suma stărilor de oxidare dintr-un compus este egală cu sarcina acestuia. Stările de oxidare ale tuturor atomilor dintr-un compus chimic trebuie să se adună la sarcina compusului respectiv. De exemplu, dacă un compus este neutru, suma stărilor de oxidare ale tuturor atomilor săi trebuie să fie zero; dacă compusul este un ion poliatomic cu o sarcină de -1, suma stărilor de oxidare este -1 și așa mai departe.

   • Aceasta este o modalitate bună de a verifica - dacă suma stărilor de oxidare nu este egală cu sarcina totală a compusului, atunci ați făcut o greșeală undeva.

   Partea 2

   Determinarea stării de oxidare fără a folosi legile chimiei

   1. Găsiți atomi care nu au reguli stricte privind numerele de oxidare.În raport cu unele elemente nu este ferm regulile stabilite aflarea starii de oxidare. Dacă un atom nu se încadrează în niciuna dintre regulile enumerate mai sus și nu îi cunoașteți încărcătura (de exemplu, atomul face parte dintr-un complex și sarcina lui nu este specificată), puteți determina numărul de oxidare al unui astfel de atom prin eliminare. Mai întâi, determinați sarcina tuturor celorlalți atomi ai compusului și apoi, din încărcătura totală cunoscută a compusului, calculați starea de oxidare a unui atom dat.

      • De exemplu, în compusul Na 2 SO 4 sarcina atomului de sulf (S) este necunoscută - știm doar că nu este zero, deoarece sulful nu este în stare elementară. Această legătură servește bun exemplu pentru ilustrare metoda algebrică determinarea gradului de oxidare.

   2. Găsiți stările de oxidare ale elementelor rămase din compus. Folosind regulile descrise mai sus, determinați stările de oxidare ale atomilor rămași ai compusului. Nu uitați de excepțiile de la reguli în cazul atomilor de O, H și așa mai departe.

      • Pentru Na 2 SO 4, folosind regulile noastre, aflăm că sarcina (și, prin urmare, starea de oxidare) a ionului Na este +1, iar pentru fiecare dintre atomii de oxigen este -2.

   3. Găsiți numărul de oxidare necunoscut din sarcina compusului. Acum aveți toate datele pentru a calcula cu ușurință starea de oxidare dorită. Notați o ecuație, pe partea stângă a căreia va fi suma numărului obținut în pasul anterior de calcule și starea de oxidare necunoscută, iar în partea dreaptă - sarcina totală a compusului. Cu alte cuvinte, (Suma stărilor de oxidare cunoscute) + (starea de oxidare dorită) = (sarcina compusului).

      • În cazul nostru, soluția de Na 2 SO 4 arată astfel:
        • (Suma stărilor de oxidare cunoscute) + (starea de oxidare dorită) = (sarcina compusului)
        • -6 + S = 0
        • S = 0 + 6
        • S = 6. În Na 2 SO 4 sulful are o stare de oxidare 6 .
   • În compuși, suma tuturor stărilor de oxidare trebuie să fie egală cu sarcina. De exemplu, dacă compusul este un ion diatomic, suma stărilor de oxidare ale atomilor trebuie să fie egală cu sarcina ionică totală.
   • Este foarte util să poți folosi tabelul periodic și să știi unde se află în el elementele metalice și nemetalice.
   • Starea de oxidare a atomilor în formă elementară este întotdeauna zero. Starea de oxidare a unui singur ion este egală cu sarcina acestuia. Elementele din grupa 1A a tabelului periodic, cum ar fi hidrogenul, litiul, sodiul, în forma lor elementară au o stare de oxidare de +1; Metalele din grupa 2A, cum ar fi magneziul și calciul, au o stare de oxidare de +2 în forma lor elementară. Oxigenul și hidrogenul, în funcție de tipul de legătură chimică, pot avea 2 sensuri diferite gradul de oxidare.

Multe manuale școlare și manuale învață cum să creeze formule bazate pe valențe, chiar și pentru compușii cu legături ionice. Pentru a simplifica procedura de elaborare a formulelor, acest lucru, în opinia noastră, este acceptabil. Dar trebuie să înțelegeți că acest lucru nu este în întregime corect din cauza motivelor de mai sus.

Un concept mai universal este conceptul de stare de oxidare. Folosind valorile stărilor de oxidare ale atomilor, precum și valorile valenței, puteți compune formule chimice și puteți nota unități de formule.

Stare de oxidare- aceasta este sarcina condiționată a unui atom dintr-o particulă (moleculă, ion, radical), calculată prin aproximarea că toate legăturile din particule sunt ionice.

Înainte de a determina stările de oxidare, este necesar să se compare electronegativitatea atomilor legați. Atom c de mare valoare electronegativitatea are grad negativ oxidare, și cu mai puțin pozitive.

Pentru a compara în mod obiectiv valorile electronegativității atomilor la calcularea stărilor de oxidare, în 2013 IUPAC a recomandat utilizarea scalei Allen.

* Deci, de exemplu, conform scalei Allen, electronegativitatea azotului este 3,066, iar clorul este 2,869.

Să ilustrăm definiția de mai sus cu exemple. Să compunem formula structurală a unei molecule de apă.

Covalent legături polare O-H sunt indicate cu albastru.

Să ne imaginăm că ambele legături nu sunt covalente, ci ionice. Dacă ar fi ionici, atunci un electron s-ar transfera de la fiecare atom de hidrogen la atomul de oxigen mai electronegativ. Să notăm aceste tranziții cu săgeți albastre.

*In aceeaDe exemplu, săgeata servește pentru a ilustra vizual transferul complet de electroni și nu pentru a ilustra efectul inductiv.

Este ușor de observat că numărul de săgeți indică numărul de electroni transferați, iar direcția acestora indică direcția transferului de electroni.

Există două săgeți îndreptate către atomul de oxigen, ceea ce înseamnă că doi electroni sunt transferați către atomul de oxigen: 0 + (-2) = -2. Pe atomul de oxigen se formează o sarcină de -2. Aceasta este starea de oxidare a oxigenului într-o moleculă de apă.

Fiecare atom de hidrogen pierde un electron: 0 - (-1) = +1. Aceasta înseamnă că atomii de hidrogen au o stare de oxidare de +1.

Suma stărilor de oxidare este întotdeauna egală cu sarcina totală a particulei.

De exemplu, suma stărilor de oxidare dintr-o moleculă de apă este egală cu: +1(2) + (-2) = 0. Molecula este o particulă neutră din punct de vedere electric.

Dacă calculăm stările de oxidare dintr-un ion, atunci suma stărilor de oxidare este, în consecință, egală cu sarcina acestuia.

Valoarea stării de oxidare este de obicei indicată în colțul din dreapta sus al simbolului elementului. În plus, semnul este scris în fața numărului. Dacă semnul vine după număr, atunci aceasta este sarcina ionului.

De exemplu, S -2 este un atom de sulf în starea de oxidare -2, S2- este un anion de sulf cu o sarcină de -2.

S +6 O -2 4 2- - valorile stărilor de oxidare ale atomilor din anionul sulfat (sarcina ionului este evidențiată cu verde).

Acum luați în considerare cazul în care compusul are legături mixte: Na2SO4. Legătura dintre anionul sulfat și cationii de sodiu este ionică, legăturile dintre atomul de sulf și atomii de oxigen din ionul sulfat sunt polare covalente. Să notăm formula grafică a sulfatului de sodiu și să folosim săgeți pentru a indica direcția tranziției electronilor.

*Formula structurală afișează ordinea legăturilor covalente dintr-o particulă (moleculă, ion, radical). Formulele structurale sunt utilizate numai pentru particulele cu legături covalente. Pentru particulele cu legături ionice, conceptul de formulă structurală nu are sens. Dacă particula conține legături ionice, atunci se folosește o formulă grafică.

Vedem că șase electroni părăsesc atomul de sulf central, ceea ce înseamnă că starea de oxidare a sulfului este 0 - (-6) = +6.

Atomii terminali de oxigen iau fiecare doi electroni, ceea ce înseamnă că stările lor de oxidare sunt 0 + (-2) = -2

Atomii de oxigen care formează punte acceptă fiecare doi electroni și au o stare de oxidare de -2.

De asemenea, este posibil să se determine gradul de oxidare folosind o formulă structural-grafică, unde legăturile covalente sunt indicate prin liniuțe și este indicată încărcătura ionilor.

În această formulă, atomii de oxigen de legătură au deja sarcini negative unice și un electron suplimentar le vine de la atomul de sulf -1 + (-1) = -2, ceea ce înseamnă că stările lor de oxidare sunt egale cu -2.

Gradul de oxidare al ionilor de sodiu este egal cu sarcina lor, adică. +1.

Să determinăm stările de oxidare ale elementelor din superoxidul de potasiu (superoxid). Pentru a face acest lucru, să creăm o formulă grafică pentru superoxidul de potasiu și să arătăm redistribuirea electronilor cu o săgeată. Comunicare O-O este covalent nepolar, prin urmare redistribuirea electronilor nu este indicată în ea.

* Anionul superoxid este un ion radical. Sarcina formală a unui atom de oxigen este -1, iar celălalt, cu un electron nepereche, este 0.

Vedem că starea de oxidare a potasiului este +1. Starea de oxidare a atomului de oxigen scris vizavi de potasiu în formulă este -1. Starea de oxidare a celui de-al doilea atom de oxigen este 0.

În același mod, puteți determina gradul de oxidare folosind formula structural-grafică.

Cercurile indică sarcinile formale ale ionului de potasiu și ale unuia dintre atomii de oxigen. În acest caz, valorile sarcinilor formale coincid cu valorile stărilor de oxidare.

Deoarece ambii atomi de oxigen din anionul superoxid au sensuri diferite stări de oxidare, putem calcula starea medie aritmetică de oxidare oxigen.

Acesta va fi egal cu / 2 = - 1/2 = -0,5.

Valorile pentru stările de oxidare medii aritmetice sunt de obicei indicate în formule brute sau unități de formulă pentru a arăta că suma stărilor de oxidare este egală cu sarcina totală a sistemului.

Pentru cazul superoxidului: +1 + 2(-0,5) = 0

Este ușor să determinați stările de oxidare folosind formule electron-punct, în care perechile de electroni singuri și electronii legăturilor covalente sunt indicați prin puncte.

Oxigenul este un element din grupa VIA, prin urmare atomul său are 6 electroni de valență. Să ne imaginăm că legăturile dintr-o moleculă de apă sunt ionice, în acest caz atomul de oxigen ar primi un octet de electroni.

Starea de oxidare a oxigenului este în mod corespunzător egală cu: 6 - 8 = -2.

Atomi de hidrogen: 1 - 0 = +1

Capacitatea de a determina stările de oxidare folosind formule grafice este neprețuită pentru înțelegerea esenței acestui concept; această abilitate va fi necesară și la un curs de chimie organică. Dacă avem de-a face cu substante anorganice, atunci trebuie să puteți determina stările de oxidare folosind formule moleculare și unități de formulă.

Pentru a face acest lucru, în primul rând trebuie să înțelegeți că stările de oxidare pot fi constante și variabile. Elementele care prezintă stări constante de oxidare trebuie reținute.

Orice element chimic se caracterizează prin stări de oxidare superioare și inferioare.

Cea mai scăzută stare de oxidare- aceasta este sarcina pe care o dobândește un atom ca urmare a primirii cantitate maxima electroni către stratul exterior de electroni.

Având în vedere această, cea mai scăzută stare de oxidare are o valoare negativă, cu excepția metalelor, ai căror atomi nu acceptă niciodată electroni din cauza valorilor scăzute ale electronegativității. Metalele au cea mai scăzută stare de oxidare de 0.

Majoritatea nemetalelor din principalele subgrupuri încearcă să-și umple stratul exterior de electroni cu până la opt electroni, după care atomul capătă o configurație stabilă ( regula octetului). Prin urmare, pentru a determina cea mai scăzută stare de oxidare, este necesar să înțelegem câți electroni de valență îi lipsesc unui atom pentru a ajunge la octet.

De exemplu, azotul este un element din grupa VA, ceea ce înseamnă că atomul de azot are cinci electroni de valență. Atomul de azot este cu trei electroni mai puțin de octet. Aceasta înseamnă că cea mai scăzută stare de oxidare a azotului este: 0 + (-3) = -3

În procesele chimice rol principal jucate de atomi și molecule, ale căror proprietăți determină rezultatul reacțiilor chimice. Una dintre caracteristicile importante ale unui atom este numărul de oxidare, care simplifică metoda de contabilizare a transferului de electroni într-o particulă. Cum se determină starea de oxidare sau sarcina formală a unei particule și ce reguli trebuie să știi pentru aceasta?

Orice reacție chimică este cauzată de interacțiunea atomilor diferitelor substanțe. Procesul de reacție și rezultatul acestuia depind de caracteristicile celor mai mici particule.

Termenul de oxidare (oxidare) în chimie înseamnă o reacție în timpul căreia un grup de atomi sau unul dintre ei pierde electroni sau câștigă; în cazul achiziției, reacția se numește „reducere”.

Starea de oxidare este o mărime care se măsoară cantitativ și caracterizează electronii redistribuiți în timpul unei reacții. Acestea. În timpul procesului de oxidare, electronii dintr-un atom scad sau cresc, redistribuindu-se între alte particule care interacționează, iar nivelul de oxidare arată exact cum sunt reorganizați. Acest concept este strâns legat de electronegativitatea particulelor - capacitatea lor de a atrage și respinge ionii liberi.

Determinarea nivelului de oxidare depinde de caracteristicile și proprietățile unei anumite substanțe, astfel încât procedura de calcul nu poate fi numită fără ambiguitate ușoară sau complexă, dar rezultatele sale ajută la înregistrarea condiționată a proceselor reacțiilor redox. Trebuie înțeles că rezultatul calculului rezultat este rezultatul luării în considerare a transferului de electroni și nu are semnificație fizică și nu este adevărata sarcină a nucleului.

Este important de știut! Chimie anorganică folosește adesea termenul de valență în locul stării de oxidare a elementelor, aceasta nu este o greșeală, dar trebuie avut în vedere că al doilea concept este mai universal.

Conceptele și regulile de calcul al mișcării electronilor stau la baza clasificării substanțelor chimice (nomenclatură), descrierii proprietăților acestora și întocmirea formulelor de comunicare. Dar cel mai adesea acest concept este folosit pentru a descrie și a lucra cu reacții redox.

Reguli pentru determinarea gradului de oxidare

Cum se află starea de oxidare? Când lucrați cu reacții redox, este important să știți că sarcina formală a unei particule va fi întotdeauna egală cu valoarea electronului, exprimată în valoare numerică. Această caracteristică se datorează presupunerii că perechile de electroni care formează o legătură sunt întotdeauna complet deplasate către particule mai negative. Ar trebui să se înțeleagă că despre care vorbim despre legături ionice, iar în cazul unei reacții la electroni vor fi împărțiți în mod egal între particule identice.

Numărul de oxidare poate avea atât valori pozitive, cât și negative. Chestia este că în timpul reacției atomul trebuie să devină neutru, iar pentru aceasta este necesar fie să se adauge un anumit număr de electroni la ion, dacă este pozitiv, fie să îi îndepărtezi dacă este negativ. Pentru a desemna acest concept, atunci când scrieți o formulă, o cifră arabă cu semnul corespunzător este de obicei scris deasupra desemnării elementului. De exemplu, sau etc.

Ar trebui să știți că sarcina formală a metalelor va fi întotdeauna pozitivă și, în majoritatea cazurilor, puteți utiliza tabelul periodic pentru a o determina. Există o serie de caracteristici care trebuie luate în considerare pentru a determina corect indicatorii.

Gradul de oxidare:

După ce ne-am amintit aceste caracteristici, va fi destul de simplu să determinați numărul de oxidare al elementelor, indiferent de complexitatea și numărul de niveluri atomice.

Video util: determinarea stării de oxidare

Tabelul periodic al lui Mendeleev conține aproape toate informațiile necesare pentru a lucra cu elemente chimice. De exemplu, școlarii îl folosesc doar pentru a descrie reacții chimice. Deci, pentru a determina valorile maxime pozitive și negative ale numărului de oxidare, trebuie să verificați denumirea element chimic in masa:

1. Maximul pozitiv este numărul grupului în care se află elementul.
2. Starea de oxidare negativă maximă este diferența dintre limita maximă pozitivă și numărul 8.

Astfel, este suficient să aflați pur și simplu limitele extreme ale încărcăturii formale a unui anumit element. Această acțiune poate fi efectuată folosind calcule bazate pe tabelul periodic.

Este important de știut! Un element poate avea simultan mai multe rate de oxidare diferite.

Există două metode principale pentru determinarea nivelului de oxidare, dintre care exemple sunt prezentate mai jos. Prima dintre ele este o metodă care necesită cunoștințe și capacitatea de a aplica legile chimiei. Cum să aranjezi stările de oxidare folosind această metodă?

Regula pentru determinarea stărilor de oxidare

Pentru a face acest lucru aveți nevoie de:

1. Determinați dacă o substanță dată este elementară și dacă se află în afara legăturii. Dacă da, atunci numărul său de oxidare va fi 0, indiferent de compoziția substanței (atomi individuali sau compuși atomici cu mai multe niveluri).
2. Determinați dacă substanța în cauză este formată din ioni. Dacă da, atunci gradul de oxidare va fi egal cu sarcina lor.
3. Dacă substanța în cauză este metal, atunci uitați-vă la indicatorii altor substanțe din formulă și calculați citirile de metal folosind operații aritmetice.
4. Dacă întregul compus are o singură sarcină (în esență este suma tuturor particulelor elementelor reprezentate), atunci este suficient să determinați indicatorii substanțelor simple, apoi să le scădeți din total și să obțineți datele metalice.
5. Dacă relația este neutră, atunci suma totală trebuie să fie zero.

Ca exemplu, luați în considerare combinarea cu un ion de aluminiu a cărui sarcină netă este zero. Regulile chimiei confirmă faptul că ionul Cl are un număr de oxidare de -1, iar în acest caz există trei dintre ele în compus. Aceasta înseamnă că ionul de Al trebuie să fie +3 pentru ca întregul compus să fie neutru.

Această metodă este foarte bună, deoarece corectitudinea soluției poate fi întotdeauna verificată prin adăugarea tuturor nivelurilor de oxidare împreună.

A doua metodă poate fi utilizată fără cunoștințele legilor chimice:

1. Găsiți date despre particule pentru care nu există reguli stricte și suma exacta electronii lor sunt necunoscuți (posibil prin excludere).
2. Aflați indicatorii tuturor celorlalte particule și apoi găsiți particula dorită din total prin scădere.

Să luăm în considerare a doua metodă folosind exemplul substanței Na2SO4, în care atomul de sulf S nu este determinat, se știe doar că este diferit de zero.

Pentru a afla cu ce sunt egale toate stările de oxidare:

1. Găsiți elemente cunoscute, ținând cont de regulile și excepțiile tradiționale.
2. Ion de Na = +1, iar fiecare oxigen = -2.
3. Înmulțiți numărul de particule din fiecare substanță cu electronii lor pentru a obține stările de oxidare ale tuturor atomilor, cu excepția unuia.
4. Na2SO4 conține 2 sodiu și 4 oxigen; atunci când este înmulțit, rezultă: 2 X +1 = 2 este numărul de oxidare al tuturor particulelor de sodiu și 4 X -2 = -8 - oxigen.
5. Adăugați rezultatele obținute 2+(-8) =-6 - aceasta este sarcina totală a compusului fără particule de sulf.
6. Reprezentați notația chimică ca o ecuație: suma datelor cunoscute + număr necunoscut = sarcina totală.
7. Na2SO4 este reprezentat astfel: -6 + S = 0, S = 0 + 6, S = 6.

Astfel, pentru a folosi a doua metodă, este suficient să cunoașteți legile simple ale aritmeticii.

Tabel de oxidare

Pentru ușurința în funcționare și calcularea valorilor de oxidare pentru fiecare substanta chimica Ei folosesc tabele speciale în care sunt înregistrate toate datele.

Arata cam asa:

Video util: învățați să determinați starea de oxidare folosind formule

Concluzie

Găsirea numărului de oxidare pentru o substanță chimică este o sarcină simplă care necesită doar îngrijire și cunoaștere a regulilor și excepțiilor de bază. Cunoscând excepțiile și folosind tabele speciale, această acțiune nu va dura mult timp.

Starile de oxidare ale elementelor. Cum să găsiți stările de oxidare?

1) Într-o substanță simplă, starea de oxidare a oricărui element este 0. Exemple: Na 0, H 0 2, P 0 4.

2) Este necesar să ne amintim elementele care se caracterizează prin stări constante de oxidare. Toate sunt enumerate în tabel.

3) Căutarea stărilor de oxidare ale altor elemente se bazează pe o regulă simplă:

Într-o moleculă neutră, suma stărilor de oxidare ale tuturor elementelor este zero, iar într-un ion - sarcina ionului.

Să ne uităm la aplicarea acestei reguli folosind exemple simple.

Exemplul 1. Este necesar să se găsească stările de oxidare ale elementelor din amoniac (NH 3).

Soluţie. Știm deja (vezi 2) că art. BINE. hidrogenul este +1. Rămâne de găsit această caracteristică pentru azot. Fie x starea de oxidare dorită. Creăm cea mai simplă ecuație: x + 3*(+1) = 0. Soluția este evidentă: x = -3. Răspuns: N-3H3+1.

Exemplul 2. Indicați stările de oxidare ale tuturor atomilor din molecula de H 2 SO 4.

Soluţie. Sunt deja cunoscute stările de oxidare ale hidrogenului și oxigenului: H(+1) și O(-2). Creăm o ecuație pentru a determina starea de oxidare a sulfului: 2*(+1) + x + 4*(-2) = 0. Rezolvarea ecuația dată, găsim: x = +6. Răspuns: H +1 2 S +6 O -2 4.

Exemplul 3. Calculați stările de oxidare ale tuturor elementelor din molecula de Al(NO 3) 3.

Soluţie. Algoritmul rămâne neschimbat. Compoziția „moleculei” de azotat de aluminiu include un atom de Al (+3), 9 atomi de oxigen (-2) și 3 atomi de azot, a căror stare de oxidare trebuie să o calculăm. Ecuația corespunzătoare este: 1*(+3) + 3x + 9*(-2) = 0. Răspuns: Al +3 (N +5 O -2 3) 3.

Exemplul 4. Determinați stările de oxidare ale tuturor atomilor din ionul (AsO 4) 3-.

Soluţie. În acest caz, suma stărilor de oxidare nu va mai fi egală cu zero, ci cu sarcina ionului, adică -3. Ecuația: x + 4*(-2) = -3. Răspuns: As(+5), O(-2).

Este posibil să se determine stările de oxidare ale mai multor elemente deodată folosind o ecuație similară? Dacă luăm în considerare această problemă din punct de vedere matematic, răspunsul va fi negativ. Ecuație liniară cu două variabile nu poate avea o soluție unică. Dar rezolvăm mai mult decât o ecuație!

Exemplul 5. Determinați stările de oxidare ale tuturor elementelor din (NH 4 ) 2 SO 4.

Soluţie. Sunt cunoscute stările de oxidare ale hidrogenului și oxigenului, dar sulful și azotul nu sunt. Un exemplu clasic de problemă cu două necunoscute! Vom considera sulfatul de amoniu nu ca o singură „moleculă”, ci ca o combinație de doi ioni: NH 4 + și SO 4 2-. Sarcinile ionilor ne sunt cunoscute; fiecare dintre ele conține doar un atom cu o stare de oxidare necunoscută. Folosind experiența acumulată în rezolvarea problemelor anterioare, putem găsi cu ușurință stările de oxidare ale azotului și sulfului. Răspuns: (N-3H4+1)2S+6O4-2.

Concluzie: dacă o moleculă conține mai mulți atomi cu stări de oxidare necunoscute, încercați să „împarți” molecula în mai multe părți.

Exemplul 6. Indicați stările de oxidare ale tuturor elementelor din CH 3 CH 2 OH.

Soluţie. Găsirea stărilor de oxidare în compușii organici are propriile sale specificități. În special, este necesar să se găsească separat stările de oxidare pentru fiecare atom de carbon. Puteți raționa după cum urmează. Luați în considerare, de exemplu, atomul de carbon din grupa metil. Acest atom de C este conectat la 3 atomi de hidrogen și un atom de carbon vecin. De Conexiuni S-N densitatea electronilor se deplasează spre atomul de carbon (deoarece electronegativitatea lui C depășește EO a hidrogenului). Dacă această deplasare ar fi completă, atomul de carbon ar dobândi o sarcină de -3.

Atomul de C din grupa -CH 2 OH este legat de doi atomi de hidrogen (o schimbare a densității electronilor către C), un atom de oxigen (o schimbare a densității electronilor către O) și un atom de carbon (se poate presupune că deplasarea în densitatea electronică în acest caz nu se întâmplă). Starea de oxidare a carbonului este -2 +1 +0 = -1.

Răspuns: C-3H+13C-1H+12O-2H+1.

Copyright Repetitor2000.ru, 2000-2015

Cum se determină starea de oxidare? Tabelul periodic vă permite să înregistrați această valoare cantitativă pentru orice element chimic.

Definiție

În primul rând, să încercăm să înțelegem ce reprezintă acest termen. Starea de oxidare conform tabelului periodic reprezintă numărul de electroni care sunt acceptați sau cedați de un element în procesul de interacțiune chimică. Ea poate accepta negativitatea și valoare pozitivă.

Conectarea la un tabel

Cum se determină starea de oxidare? Tabelul periodic este format din opt grupe dispuse vertical. Fiecare dintre ele are două subgrupe: principală și secundară. Pentru a seta valori pentru elemente, trebuie să utilizați anumite reguli.

Instrucțiuni

Cum se calculează stările de oxidare ale elementelor? Tabelul vă permite să faceți față pe deplin problema asemanatoare. Metalele alcaline, care sunt situate în primul grup ( subgrupul principal), starea de oxidare se manifestă în compuși, ea corespunde cu +, egală cu cea mai mare valență a acestora. Metalele din a doua grupă (subgrupa A) au o stare de oxidare +2.

Tabelul vă permite să determinați această valoare nu numai pentru elementele care prezintă proprietăți metalice, ci și pentru nemetale. Valoarea lor maximă va corespunde celei mai mari valențe. De exemplu, pentru sulf va fi +6, pentru azot +5. Cum se calculează cifra lor minimă (cea mai mică)? Tabelul răspunde și la această întrebare. Trebuie să scazi numărul grupului din opt. De exemplu, pentru oxigen va fi -2, pentru azot -3.

Pentru substanțele simple care nu au intrat în interacțiune chimică cu alte substanțe, indicatorul determinat este considerat egal cu zero.

Să încercăm să identificăm principalele acțiuni legate de aranjarea în compuși binari. Cum să setați starea de oxidare în ele? Tabelul periodic ajută la rezolvarea problemei.

De exemplu, să luăm oxid de calciu CaO. Pentru calciu, situat în subgrupul principal al celui de-al doilea grup, valoarea va fi constantă, egală cu +2. Pentru oxigenul, care are proprietăți nemetalice, acest indicator va fi o valoare negativă și corespunde cu -2. Pentru a verifica corectitudinea definiției, rezumăm cifrele obținute. Ca rezultat, obținem zero, prin urmare, calculele sunt corecte.

Să determinăm indicatori similari într-un alt compus binar CuO. Deoarece cuprul este situat într-un subgrup secundar (primul grup), prin urmare, indicatorul studiat poate prezenta valori diferite. Prin urmare, pentru a-l determina, trebuie mai întâi să identificați indicatorul pentru oxigen.

Nemetalul situat la sfârșitul formulei binare are un număr de oxidare negativ. Deoarece acest element se află în grupa a șasea, la scăderea șase din opt, obținem că starea de oxidare a oxigenului corespunde cu -2. Deoarece nu există indici în compus, prin urmare, indicele stării de oxidare a cuprului va fi pozitiv, egal cu +2.

Cum altfel se folosește? tabel chimic? Stările de oxidare ale elementelor în formule formate din trei elemente sunt de asemenea calculate folosind un algoritm specific. În primul rând, acești indicatori sunt plasați în primul și ultimul element. Pentru primul, acest indicator va avea o valoare pozitivă, corespunzătoare valenței. Pentru elementul exterior, care este un nemetal, acest indicator are o valoare negativă; este determinat ca o diferență (numărul grupului este scăzut din opt). Când calculați starea de oxidare a elementului central, utilizați Ecuație matematică. La calcul se iau în considerare indicii disponibili pentru fiecare element. Suma tuturor stărilor de oxidare trebuie să fie zero.

Exemplu de determinare în acid sulfuric

Formula acestui compus este H2SO4. Hidrogenul are o stare de oxidare de +1, iar oxigenul are o stare de oxidare de -2. Pentru a determina starea de oxidare a sulfului, creăm o ecuație matematică: + 1 * 2 + X + 4 * (-2) = 0. Constatăm că starea de oxidare a sulfului corespunde cu +6.

Concluzie

Folosind regulile, puteți atribui coeficienți în reacțiile redox. Această întrebare parcurs la un curs de chimie de clasa a IX-a curiculumul scolar. În plus, informațiile despre stările de oxidare vă permit să efectuați Misiuni OGEși examenul de stat unificat.